非细胞微生物.ppt

非细胞微生物现在学习的是第1页，共68页一、人类对病毒的发现和认识过程一、人类对病毒的发现和认识过程1892：俄国：俄国 伊万诺夫斯基伊万诺夫斯基 首次发现烟草花叶病毒的感染因子能首次发现烟草花叶病毒的感染因子能通过细菌过滤器。通过细菌过滤器。1898：荷兰：荷兰 贝哲林克贝哲林克 证实该致病因子可以被乙醇从悬液中沉淀证实该致病因子可以被乙醇从悬液中沉淀下来而不失去其感染性但用培养细菌的方法培养不出来；给这样下来而不失去其感染性但用培养细菌的方法培养不出来；给这样的病原体起名叫的病原体起名叫virus。1935：美国：美国 斯坛莱斯坛莱 从烟草花叶病病叶中提取出了病毒结晶，又从烟草花叶病病叶中提取出了病毒结晶，又证实了结晶中含核酸和蛋白质两种成分，而只有核酸具感染和复证实了结晶中含核酸和蛋白质两种成分，而只有核酸具感染和复制能力，并因此而或诺贝尔奖。制能力，并因此而或诺贝尔奖。1952：Hershey和和Chase证实噬菌体的遗传物质仅仅是证实噬菌体的遗传物质仅仅是DNA,开创了病开创了病毒分子生物学。毒分子生物学。1971后：陆续发现了各种亚病毒后：陆续发现了各种亚病毒类病毒、朊病毒、和拟病毒。类病毒、朊病毒、和拟病毒。现在学习的是第2页，共68页3000BC，埃及孟非思壁画中长老患小儿麻痹症。现在学习的是第3页，共68页二、定义和特点二、定义和特点形体极其微小形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察，一般都可，必须在电子显微镜下才能观察，一般都可通过细菌滤器；通过细菌滤器；没有细胞构造没有细胞构造，故也称分子生物；，故也称分子生物；其其主要成分仅是核酸和蛋白质主要成分仅是核酸和蛋白质两种；两种；每一种病毒只含有一种核酸每一种病毒只含有一种核酸，不是，不是DNA就是就是RNA；既无产能酶系也无蛋白质合成系统；既无产能酶系也无蛋白质合成系统；在宿主细胞协助下，通过核酸的复制和核酸蛋白装配的形式在宿主细胞协助下，通过核酸的复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖，不存在个体生长和二均等分裂等细胞繁殖方式；进行增殖，不存在个体生长和二均等分裂等细胞繁殖方式；在宿主的活细胞内营专性寄生在宿主的活细胞内营专性寄生；在离体条件下，以无生命的化学大分子状态存在，并可形成在离体条件下，以无生命的化学大分子状态存在，并可形成结晶结晶；对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感。现在学习的是第4页，共68页病毒与其它微生物的区别现在学习的是第5页，共68页三、宿主范围（分布）及重要性三、宿主范围（分布）及重要性几乎所有的生物都可以几乎所有的生物都可以 感染相应的病毒。根感染相应的病毒。根据宿主可以分三类：据宿主可以分三类：动物病毒动物病毒 植物病毒植物病毒 细菌病毒（或称噬菌体）细菌病毒（或称噬菌体）现在学习的是第6页，共68页第第二二节节病病毒毒的的大大小小、形形态态、构造和组分构造和组分现在学习的是第7页，共68页一、大小一、大小测定大小的单位是纳米（测定大小的单位是纳米（109)，多数病，多数病毒的直径在毒的直径在100nm以下；以下；绝大多数病毒是能通过细菌滤器；绝大多数病毒是能通过细菌滤器；须用电镜才能观察到其具体形态和大小须用电镜才能观察到其具体形态和大小.现在学习的是第8页，共68页病毒体（virion）完整的成熟病毒颗粒，具有典型的形态结构，并完整的成熟病毒颗粒，具有典型的形态结构，并有感染性。有感染性。测量单位为纳米（测量单位为纳米（nm,为为1/1000 m）150nm 大型病毒（最大大型病毒（最大300 nm）多数病毒呈球形或近似球形，杆状，丝状，少数多数病毒呈球形或近似球形，杆状，丝状，少数可为子弹状、砖块状，噬菌体可呈蝌蚪状。可为子弹状、砖块状，噬菌体可呈蝌蚪状。现在学习的是第9页，共68页微生物的大小比较葡萄球菌(1000nm）牛痘病毒300250nmABCDEFG立克次体450nm衣原体390nmA、大肠杆菌噬菌体、大肠杆菌噬菌体 (65 95nm)B、腺病毒、腺病毒 (70nm)C、脊髓灰质炎病毒、脊髓灰质炎病毒 (30nm)D、乙脑病毒、乙脑病毒 (40nm)E、蛋白分子、蛋白分子 (10nm)F、流感病毒、流感病毒 (100nm)G、烟草花叶病毒、烟草花叶病毒现在学习的是第10页，共68页二、形态二、形态现在学习的是第11页，共68页人类免疫缺陷病毒人类免疫缺陷病毒 HIV P75现在学习的是第12页，共68页 单纯疱疹病毒单纯疱疹病毒 脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒流感病毒流感病毒 T-淋巴细胞病毒淋巴细胞病毒现在学习的是第13页，共68页肠道病毒肠道病毒 乳头瘤病毒乳头瘤病毒 乙肝病毒乙肝病毒现在学习的是第14页，共68页 肝炎病毒肝炎病毒 T4噬菌体噬菌体现在学习的是第15页，共68页烟草花叶病毒烟草斑纹病毒烟草斑纹病毒豇豇豆豆黄黄萎萎病病斑斑点点病病毒毒现在学习的是第16页，共68页三、构造三、构造基本结构基本结构病毒的对称性病毒的对称性 螺旋对称的病毒粒子螺旋对称的病毒粒子 二十面体对称病毒粒子二十面体对称病毒粒子 复合对称的病毒粒子复合对称的病毒粒子现在学习的是第17页，共68页（1）病毒粒子的基本结构）病毒粒子的基本结构capsidcapsid corecoreenvelopespikespikenucleocapsidnucleocapsid病毒粒子病毒粒子(virion)成熟的（结构完整）、具有侵染力的成熟的（结构完整）、具有侵染力的单个病毒，又称病毒颗粒单个病毒，又称病毒颗粒(virus particle)。Capsomere or capsomer现在学习的是第18页，共68页核心：核酸 基因组genome 决定病毒遗传、变异 和复制壳粒capsomere 衣壳capsid 保护、介导、抗原性包膜envelope，包膜子粒peplomere（刺突spike）保 护、介导、抗原性现在学习的是第19页，共68页（2）病毒的对称性）病毒的对称性三类典型形态的三类典型形态的病毒：病毒：正二十面体对称正二十面体对称的的结构结构(球状球状)螺旋对称螺旋对称的结构的结构(杆状杆状)复合对称复合对称的结构的结构(蝌蚪状蝌蚪状)大肠杆菌的大肠杆菌的T T偶数噬菌体是由偶数噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合而成，是病毒中复合对的尾部组合而成，是病毒中复合对称的代表。称的代表。现在学习的是第20页，共68页螺旋对称的病毒粒子螺旋对称的病毒粒子Tobacco Mosaic Virus现在学习的是第21页，共68页二十面体对称病毒粒子二十面体对称病毒粒子Adenovirus现在学习的是第22页，共68页复合对称的病毒粒子复合对称的病毒粒子T4 Bacteriophage现在学习的是第23页，共68页有囊膜的病毒粒子有囊膜的病毒粒子Fig.4:Virus Obtaining Its Envelope from Host Cell Membrane by Budding现在学习的是第24页，共68页四、化学组成四、化学组成 病毒的主要成分为核酸病毒的主要成分为核酸(DNA或或RNA)和蛋白质。有的病毒和蛋白质。有的病毒还含有脂质、糖类等其他组分。还含有脂质、糖类等其他组分。现在学习的是第25页，共68页一种病毒至含有一种核酸（一种病毒至含有一种核酸（DNA或或RNA）。）。植物病毒绝大多数含植物病毒绝大多数含DNA;少数含少数含RNA；动物病毒一部分含动物病毒一部分含DNA，一部分含，一部分含RNA；细菌病毒普遍含细菌病毒普遍含DNA，含，含RNA的极少。的极少。病毒的核酸类型极为多样化：病毒的核酸类型极为多样化：病毒的病毒的DNA与与RNA均有单链和双链：均有单链和双链：dsDNA ssDNA dsRNA ssRNA 1.病毒的核酸病毒的核酸现在学习的是第26页，共68页病毒病毒DNA分子有线状和环状之分。分子有线状和环状之分。病毒核酸有正链（）和负链（病毒核酸有正链（）和负链（）的区分：）的区分：规定：将碱基序列与规定：将碱基序列与mRNA一致的核酸单链定位正链，将碱基序一致的核酸单链定位正链，将碱基序列与列与mRNA互补的核酸单链定位负链。因此，就病毒核酸链的单与双以及正互补的核酸单链定位负链。因此，就病毒核酸链的单与双以及正和负有以下和负有以下6 种类型：种类型：()DNA大部分大部分DNA病毒病毒 ()RNA动物呼肠孤病毒动物呼肠孤病毒 （）（）DNA 大肠杆菌大肠杆菌 X174噬菌体噬菌体 （）（）RNA所有单链所有单链RNA病毒病毒大部分植物病毒大部分植物病毒 （）DNA腺病毒腺病毒 （）RNA 流感病毒流感病毒 现在学习的是第27页，共68页2.病毒的蛋白质病毒的蛋白质有的病毒只有一种蛋白质，多数含有为数不多的几种蛋白质。有的病毒只有一种蛋白质，多数含有为数不多的几种蛋白质。病毒蛋白质的氨基酸组成与其他生物一样，但不同病毒蛋白质病毒蛋白质的氨基酸组成与其他生物一样，但不同病毒蛋白质的氨基酸组成和含量各不相同。的氨基酸组成和含量各不相同。病毒蛋白质主要在构成病毒结构、病毒的侵染与增殖过程中发病毒蛋白质主要在构成病毒结构、病毒的侵染与增殖过程中发挥作用：挥作用：1、结构功能、结构功能 2、吸附、吸附 3、破坏宿主细胞壁与细胞膜、破坏宿主细胞壁与细胞膜 4、增殖、增殖现在学习的是第28页，共68页3.其他成分其他成分一些较复杂的病毒（如包膜病毒）除含有一些较复杂的病毒（如包膜病毒）除含有核酸和蛋白质两种成分外，还含有脂类、多核酸和蛋白质两种成分外，还含有脂类、多糖等其他成分。糖等其他成分。病毒中的脂类主要以脂质双分子层的形式存病毒中的脂类主要以脂质双分子层的形式存在于病毒的包膜中。在于病毒的包膜中。病毒所含的糖类主要以糖蛋白的形式存在于包病毒所含的糖类主要以糖蛋白的形式存在于包膜的表面，决定着病毒的抗原性。膜的表面，决定着病毒的抗原性。现在学习的是第29页，共68页五、群体形态五、群体形态包涵体噬菌斑病斑和空斑枯斑 现在学习的是第30页，共68页（1）包涵体）包涵体（inclusion body）概念：感染病毒的宿主细胞内，出现在光学显微镜下可见的大小、概念：感染病毒的宿主细胞内，出现在光学显微镜下可见的大小、形态、数量不等的小体，称为包涵体。形态、数量不等的小体，称为包涵体。在宿主细胞内形成包涵体是病毒的特征，不同的病毒其形成的包涵体具在宿主细胞内形成包涵体是病毒的特征，不同的病毒其形成的包涵体具有不同的形态、结构、和特性，可用于分类鉴定。有不同的形态、结构、和特性，可用于分类鉴定。包涵体在细胞中的形成部位：位于细胞核内包涵体在细胞中的形成部位：位于细胞核内如疱疹病毒如疱疹病毒 位于细胞质内位于细胞质内如狂犬病毒等如狂犬病毒等 胞核内胞质都有胞核内胞质都有麻疹病毒麻疹病毒 包涵体的本质包涵体的本质-大多数是病毒粒子组成的，少数是细胞对病毒的反应。大多数是病毒粒子组成的，少数是细胞对病毒的反应。了解研究包涵体的实践意义了解研究包涵体的实践意义-病毒鉴定病毒鉴定 临床诊断依据临床诊断依据现在学习的是第31页，共68页(2)噬菌斑(plaque)概念：噬菌斑是指在宿主细菌概念：噬菌斑是指在宿主细菌的菌苔上，噬菌体使菌体裂解的菌苔上，噬菌体使菌体裂解而形成的空斑。而形成的空斑。Localized areas of cellular destruction and lysis caused by virus infection are called plaques应用：应用：1 1、噬菌体定量计数、噬菌体定量计数 2 2、噬菌体的鉴定、噬菌体的鉴定现在学习的是第32页，共68页（3）病斑和空斑空空斑斑和和病病斑斑：用用于于动动物物病病毒毒粒粒子子的的计计数数也也可可以以采采用用噬噬菌菌斑斑法法类类似似的的技技术术，但但是是这这种种斑斑点点只只能能称称为为空斑或病斑。空斑或病斑。现在学习的是第33页，共68页（4）枯斑枯斑：植物病毒在植物叶片上形成枯斑：植物病毒在植物叶片上形成的群体称为枯斑。的群体称为枯斑。现在学习的是第34页，共68页狂犬病毒包涵体（Negri body）现在学习的是第35页，共68页巨细胞病毒包涵体现在学习的是第36页，共68页病毒数量和感染性病毒数量和感染性测定测定1、蚀斑试验斑试验2、ID50 或或 TCID50 病毒感染鸡胚、动物或细胞后，引起病毒感染鸡胚、动物或细胞后，引起 50%发生死亡或病变的最小量。发生死亡或病变的最小量。病毒感染单层细胞后，产生的局限性病灶，病毒感染单层细胞后，产生的局限性病灶，称蚀斑，蚀斑是由一个感染性病毒体复制形成的，称蚀斑，蚀斑是由一个感染性病毒体复制形成的，称蚀斑形成单位，病毒悬液中的感染性病毒量以称蚀斑形成单位，病毒悬液中的感染性病毒量以每毫升的蚀斑形成单位每毫升的蚀斑形成单位PFU来表示。来表示。现在学习的是第37页，共68页病毒的增殖病毒的增殖活细胞活细胞敏感细胞敏感细胞复制复制(replication)病病毒毒复复制制周周期期病毒基因为模板，籍DNA多聚酶或RNA多聚酶等，使细胞转为复制病毒的基因组，转录、转译出相应的病毒蛋白，最终释放出子代病毒。现在学习的是第38页，共68页l吸附和穿入adsorption and penetrationl脱壳uncoatingl生物合成biosynthesisl组装成熟与释放assembly and release现在学习的是第39页，共68页病病毒毒的的复复制制过过程程现在学习的是第40页，共68页病病毒毒的的复复制制过过程程现在学习的是第41页，共68页l l接触接触结合结合特异性吸附（病毒配体位点与特异性吸附（病毒配体位点与细胞膜特异受体结合）细胞膜特异受体结合）l l穿入穿入吸附和穿入Adsorption and Penetration融合融合-有包膜病毒有包膜病毒胞饮胞饮-无包膜病毒无包膜病毒现在学习的是第42页，共68页脱壳uncoatingl l动物病毒动物病毒溶酶体消化分解溶酶体消化分解l l噬菌体噬菌体侵入和脱壳一步完成，衣壳留在侵入和脱壳一步完成，衣壳留在外面外面现在学习的是第43页，共68页生物合成biosynthesisl l转录转录l l翻译翻译l l早期合成：酶早期合成：酶l l晚期合成：衣壳晚期合成：衣壳现在学习的是第44页，共68页A(+)RNA can be translated into viral protein.(+)and(-)strands are complementary.Transcription of Viral Nucleic Acid into Viral mRNA现在学习的是第45页，共68页组装成熟与释放assembly and releasel l破胞散出：无包膜破胞散出：无包膜l l出芽释放：出芽释放：有包膜。有包膜。现在学习的是第46页，共68页病毒的干扰现象l l干扰现象：干扰现象：两种病毒感染同一种细胞或机体时，常常发生一种病毒抑制另一种病毒复制的现象，称为干扰现象（interference）l l干扰现象的种类：干扰现象的种类：l l自身干扰：同株；自身干扰：同株；l l同种干扰：同种异型同种干扰：同种异型/异株；异株；l l同属干扰：同属异种；同属干扰：同属异种；现在学习的是第47页，共68页干扰现象产生的原因l l受体竞争受体竞争吸附和侵入吸附和侵入l l复制竞争复制竞争生物合成生物合成l l干扰素干扰素生物合成生物合成现在学习的是第48页，共68页干扰素l l干扰素（干扰素（IFN)：是一类在同种细胞上具有广：是一类在同种细胞上具有广谱抗病毒活性的蛋白质，其活性的发挥又谱抗病毒活性的蛋白质，其活性的发挥又受细胞基因组的调控，包括受细胞基因组的调控，包括RNA 和蛋白质和蛋白质的合成。的合成。现在学习的是第49页，共68页干扰素的特点l l蛋白质蛋白质l l间接作用间接作用l l动物种属专一性强；动物种属专一性强；l l广谱广谱l l干扰素诱生剂：病毒，人工合成双链干扰素诱生剂：病毒，人工合成双链RNA，微生物抽取物。，微生物抽取物。现在学习的是第50页，共68页一、病毒的培养动物（动物（Animals）鸡胚（鸡胚（Embryonated eggs）组织培养（组织培养（Organ and tissue culture）Organ culture胚胎胚胎Embryo cultureCell culture:原代细胞原代细胞 传代细胞传代细胞 双倍体细胞双倍体细胞现在学习的是第51页，共68页现在学习的是第52页，共68页现在学习的是第53页，共68页常用的细胞培养现在学习的是第54页，共68页细胞病变(Cytopathic effect,CPE)包涵体（Inclusion Bodies）现在学习的是第55页，共68页正常细胞正常细胞现在学习的是第56页，共68页CPE现在学习的是第57页，共68页一、原核生物的病毒一、原核生物的病毒噬菌体噬菌体噬菌体：噬菌体：是病毒中的一种，一般把侵染细菌、放线是病毒中的一种，一般把侵染细菌、放线菌的病毒叫噬菌体。（把侵染真菌的病毒叫噬真菌菌的病毒叫噬菌体。（把侵染真菌的病毒叫噬真菌体）体）噬菌体在自然界广泛存在，在噬菌体在自然界广泛存在，在1995年发表的年发表的ICTV的病毒分类与命名第六次报告中共报道了的病毒分类与命名第六次报告中共报道了4000余种，分别划归为余种，分别划归为49个病毒科个病毒科.据据Bradley(1967)归纳，噬菌体共有六类形态。归纳，噬菌体共有六类形态。现在学习的是第58页，共68页噬菌体共有六类形态：噬菌体共有六类形态：T-系噬菌体系噬菌体T-系噬菌体是研究的最广泛而又深入的细菌噬系噬菌体是研究的最广泛而又深入的细菌噬菌体，按发现的先后顺序进行从菌体，按发现的先后顺序进行从T1-T7编号，后来发现其中偶数编号，后来发现其中偶数者的形态都相同（蝌蚪形收缩性长尾），故统称者的形态都相同（蝌蚪形收缩性长尾），故统称T偶数噬菌体偶数噬菌体。现在学习的是第59页，共68页 由于绝大多数噬菌体为蝌蚪形，现以由于绝大多数噬菌体为蝌蚪形，现以E.coli T4为为例，介绍蝌蚪形噬菌体的结构：例，介绍蝌蚪形噬菌体的结构：大肠杆菌大肠杆菌T4T4噬菌体构造噬菌体构造偶数噬菌体的形态构造偶数噬菌体的形态构造现在学习的是第60页，共68页现在学习的是第61页，共68页Phage T4 infecting its host E.coli cell 现在学习的是第62页，共68页两类噬菌体（两类噬菌体（bacteriophages）温和噬菌体（温和噬菌体（temperate phagetemperate phage）噬菌体感染噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（插入）到宿主的核细胞后，将其核酸整合（插入）到宿主的核DNADNA上，上，并且可以随宿主并且可以随宿主DNADNA的复制而进行同步复制，在一般的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。烈性噬菌体（烈性噬菌体（virulent phage）感染细胞后感染细胞后,能能在寄主细胞内增殖，产生大量子代噬菌体并引在寄主细胞内增殖，产生大量子代噬菌体并引起细菌裂解的噬菌体。起细菌裂解的噬菌体。现在学习的是第63页，共68页二、病毒及其繁殖方式二、病毒及其繁殖方式(一一)、噬菌体（、噬菌体（bacteriophage）1、噬菌体的繁殖、噬菌体的繁殖5个阶段：个阶段：P69简述简述 烈性噬菌体烈性噬菌体 （1）吸附）吸附 （2）侵入）侵入 （3）增殖）增殖 （4）装配（成熟）装配（成熟）P71 （5）裂解（释放）裂解量）裂解（释放）裂解量 现在学习的是第64页，共68页温和噬菌体与溶源性温和噬菌体与溶源性温和噬菌体温和噬菌体(temperate phage)-吸附并侵入吸附并侵入细胞后，噬菌体的细胞后，噬菌体的DNA整合在宿主的染色体组上，整合在宿主的染色体组上，并可长期随宿主并可长期随宿主DNA的复制而同步复制，因而在的复制而同步复制，因而在一般情况下不进行增殖和引起宿主细胞裂解的一般情况下不进行增殖和引起宿主细胞裂解的噬菌体噬菌体,如如E.coli的的 、P1、P2，Salmonella typhimurium的的P22等。等。原原(前前)噬菌体噬菌体(prophage)-处于整合态的噬菌处于整合态的噬菌体核酸。体核酸。温和噬菌体的特点温和噬菌体的特点1.其核酸的类型其核酸的类型都是都是 dsDNA;2.具有整合能力；具有整合能力；3.具有具有同步复制能力。同步复制能力。现在学习的是第65页，共68页溶源性溶源性(lysogeny)-温和噬菌体侵染敏感温和噬菌体侵染敏感细菌后不裂解它们，而与细菌共存的特性。细菌后不裂解它们，而与细菌共存的特性。温和温和噬菌体的三种存在形式：噬菌体的三种存在形式：游离态游离态 整合态整合态 营养态营养态现在学习的是第66页，共68页溶源性细菌溶源性细菌(lysogen或或lysogenic bacteria)在核染色体组上整合有前噬在核染色体组上整合有前噬菌体并能正常生长繁殖而不被裂解的微生菌体并能正常生长繁殖而不被裂解的微生物。物。溶源性菌株的命名：溶源性菌株的命名：如：如：E.coli K12()现在学习的是第67页，共68页可稳定遗传，即溶源菌的子细胞一般也是溶原性的。可稳定遗传，即溶源菌的子细胞一般也是溶原性的。自发裂解和诱发裂解（具有产生噬菌体的潜在能力）自发裂解和诱发裂解（具有产生噬菌体的潜在能力）具有抗同原噬菌体感染的具有抗同原噬菌体感染的“免疫性免疫性”溶源性细菌的复愈溶源性细菌的复愈获得新的生理特性（溶源性转变）获得新的生理特性（溶源性转变）局限性转导局限性转导溶源菌有以下特性：溶源菌有以下特性：现在学习的是第68页，共68页